本發(fā)明涉及振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)以及估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)的方法。

背景技術(shù)：

1、使用對(duì)各種設(shè)備例如管道或機(jī)械器件的振動(dòng)監(jiān)測(cè)來(lái)獲得對(duì)處理或設(shè)備本身的狀態(tài)的指示。

2、對(duì)于振動(dòng)監(jiān)測(cè)，已知使用附接至要監(jiān)測(cè)的目標(biāo)的加速度計(jì)。

3、為了克服具有永久安裝的加速度計(jì)的設(shè)備的缺點(diǎn)，已經(jīng)提出了使用高精度距離測(cè)量技術(shù)，例如，用于振動(dòng)的非接觸式估計(jì)的某些雷達(dá)技術(shù)。

4、然而，在雷達(dá)技術(shù)的情況下，確定是所評(píng)估的預(yù)期目標(biāo)的振動(dòng)而不是某些其他結(jié)構(gòu)的振動(dòng)可能是有挑戰(zhàn)性的。

5、因此，期望提供改進(jìn)的基于雷達(dá)的振動(dòng)估計(jì)，特別是增加是所評(píng)估的預(yù)期目標(biāo)的振動(dòng)而不是某些其他結(jié)構(gòu)的振動(dòng)的可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上面的內(nèi)容，本發(fā)明的總體目的是提供改進(jìn)的基于雷達(dá)的振動(dòng)估計(jì)，特別是增加是所估計(jì)的預(yù)期目標(biāo)的振動(dòng)而不是某些其他結(jié)構(gòu)的振動(dòng)的可能性。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，因此提供了一種用于估計(jì)至少一個(gè)目標(biāo)的振動(dòng)的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，包括：收發(fā)器，其被配置成生成、發(fā)射和接收電磁信號(hào)；輻射天線(xiàn)，其耦接至收發(fā)器并且被布置和配置成以包括在垂直于發(fā)射方向的平面中具有距離相關(guān)延伸的主瓣的輻射方向圖在該發(fā)射方向上從收發(fā)器輻射電磁發(fā)射信號(hào)，并且在至少一個(gè)目標(biāo)位于發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸內(nèi)的情況下，向收發(fā)器返回由發(fā)射信號(hào)在所述至少一個(gè)目標(biāo)處的反射引起的電磁反射信號(hào)；處理電路，其耦接至收發(fā)器并且被配置成基于發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)之間的差來(lái)估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)；以及瞄準(zhǔn)裝置，其被布置和配置成提供可視地指示發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸的可視瞄準(zhǔn)方向圖。

3、本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，即通過(guò)提供具有瞄準(zhǔn)裝置的系統(tǒng)來(lái)提高基于雷達(dá)的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)的可用性和/或性能，該瞄準(zhǔn)裝置被布置和配置成提供可視地指示朝向振動(dòng)估計(jì)的至少一個(gè)目標(biāo)輻射的發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸的可視瞄準(zhǔn)方向圖。特別地，瞄準(zhǔn)方向圖與主瓣的在垂直于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射方向的平面中的延伸的同步有助于輻射天線(xiàn)朝向所述至少一個(gè)目標(biāo)的瞄準(zhǔn)。在單個(gè)目標(biāo)的情況下，使系統(tǒng)進(jìn)行瞄準(zhǔn)以使目標(biāo)在主瓣的延伸內(nèi)可能是足夠的，并且在瞄準(zhǔn)“足夠好”時(shí)，對(duì)于操作員也將是清楚的。這可以減少設(shè)置振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)所需的時(shí)間。此外，在期望使用振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)來(lái)估計(jì)多個(gè)目標(biāo)中的每個(gè)目標(biāo)的振動(dòng)時(shí)，操作者將能夠使用可視瞄準(zhǔn)方向圖來(lái)確定是否所有目標(biāo)可以實(shí)際地安置在主瓣的距離相關(guān)延伸內(nèi)，或者是否需要修改振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)的安裝位置。

4、在振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)的示例中，瞄準(zhǔn)裝置可以以輻射天線(xiàn)的移動(dòng)引起瞄準(zhǔn)裝置的對(duì)應(yīng)移動(dòng)的方式機(jī)械地耦接至輻射天線(xiàn)。這提供了振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單和可靠的瞄準(zhǔn)。

5、在示例中，瞄準(zhǔn)裝置可以包括激光器。

6、在一些示例中，瞄準(zhǔn)裝置可以包括激光器和被布置成形成瞄準(zhǔn)方向圖(aimingpattern)的全息方向圖生成器(holographic?pattern?generator)。在其他示例中，瞄準(zhǔn)裝置可以包括移動(dòng)激光器以形成瞄準(zhǔn)方向圖的致動(dòng)器。這些示例的組合也是可能的。

7、在示例中，瞄準(zhǔn)裝置可以被配置成提供包括多個(gè)同心幾何形狀(concentricgeometric?forms)的瞄準(zhǔn)方向圖，所述多個(gè)同心幾何形狀基本上至少與發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸的形狀相符。特別地，同心幾何形狀中的最外面的同心幾何形狀(限定最大面積的同心幾何形狀)可以在距離輻射天線(xiàn)的不同距離處限定主瓣的近似邊界。這樣做的效果可以是安裝振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)和/或添加目標(biāo)等的操作者可以容易地確定目標(biāo)是否完全被主瓣的能量輻射。此外，在最外面的同心幾何形狀內(nèi)的較小同心幾何形狀可以向操作者指示將目標(biāo)定位在這樣的較小同心幾何形狀內(nèi)可以有助于改進(jìn)振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)的性能。

8、根據(jù)振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)的示例，發(fā)射信號(hào)可以呈現(xiàn)時(shí)變頻率；收發(fā)器可以被配置成形成指示發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)之間的差的測(cè)量信號(hào)；并且處理電路可以被配置成基于測(cè)量信號(hào)來(lái)估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)。

9、測(cè)量信號(hào)可以指示發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)之間的至少相位差。對(duì)反射信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的相位差的分析(對(duì)于典型頻率范圍和測(cè)量掃描配置為微米的數(shù)量級(jí)或更好的數(shù)量級(jí))可以提供比對(duì)反射信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的頻率差的分析(對(duì)于典型頻率范圍和測(cè)量掃描配置為毫米的數(shù)量級(jí))高得多的準(zhǔn)確度。

10、對(duì)于該測(cè)量技術(shù)，可以使用cw(連續(xù)波)或fmcw(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)系統(tǒng)。這樣的雷達(dá)系統(tǒng)本身對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是公知的。在使用fmcw技術(shù)的常規(guī)非接觸式物位確定系統(tǒng)中，通常不使用相位信息，因?yàn)閷?duì)于典型的距離范圍，相位信息與距離之間的關(guān)系是不明確的。本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，這對(duì)于振動(dòng)估計(jì)來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題，因?yàn)檎駝?dòng)幅度通常非常小，使得可以使用更準(zhǔn)確的相位差測(cè)量來(lái)明確地確定隨時(shí)間的距離變化。

11、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種使用振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)來(lái)估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)的方法，該振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)包括收發(fā)器、耦接至收發(fā)器的輻射天線(xiàn)；耦接至收發(fā)器的處理電路；以及瞄準(zhǔn)裝置，該方法包括：由收發(fā)器生成電磁發(fā)射信號(hào)；由輻射天線(xiàn)以包括在垂直于發(fā)射方向的平面中具有距離相關(guān)延伸的主瓣的輻射方向圖在該發(fā)射方向上輻射發(fā)射信號(hào)；在至少一個(gè)目標(biāo)位于發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸內(nèi)的情況下，由輻射天線(xiàn)向收發(fā)器返回由發(fā)射信號(hào)在所述至少一個(gè)目標(biāo)處的反射引起的電磁反射信號(hào)；由處理電路基于發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)之間的差來(lái)估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)；以及通過(guò)瞄準(zhǔn)裝置提供可視地指示發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸的可視瞄準(zhǔn)方向圖。

12、通過(guò)本發(fā)明的第二方面獲得的其他實(shí)施方式和效果在很大程度上類(lèi)似于上面針對(duì)本發(fā)明的第一方面所描述的那些實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

1.一種用于估計(jì)至少一個(gè)目標(biāo)的振動(dòng)的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述瞄準(zhǔn)裝置以所述輻射天線(xiàn)的移動(dòng)引起所述瞄準(zhǔn)裝置的對(duì)應(yīng)移動(dòng)的方式機(jī)械地耦接至所述輻射天線(xiàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述瞄準(zhǔn)裝置包括激光器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述瞄準(zhǔn)裝置包括被布置成修改由所述激光器發(fā)射的光以形成所述瞄準(zhǔn)方向圖的全息方向圖生成器。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述瞄準(zhǔn)裝置包括移動(dòng)所述激光器以形成所述瞄準(zhǔn)方向圖的致動(dòng)器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述瞄準(zhǔn)方向圖包括多個(gè)同心幾何形狀，所述多個(gè)同心幾何形狀基本上與所述發(fā)射信號(hào)的主瓣的所述距離相關(guān)延伸相符。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，所述測(cè)量信號(hào)指示所述發(fā)射信號(hào)與所述反射信號(hào)之間的相位差。

10.一種使用振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)來(lái)估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)的方法，所述振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)包括收發(fā)器、耦接至所述收發(fā)器的輻射天線(xiàn)；耦接至所述收發(fā)器的處理電路；以及瞄準(zhǔn)裝置，所述方法包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中：

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，所述發(fā)射信號(hào)呈現(xiàn)時(shí)變頻率，并且所述方法包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述測(cè)量信號(hào)指示所述發(fā)射信號(hào)與所述反射信號(hào)之間的相位差。

技術(shù)總結(jié)
涉及具有瞄準(zhǔn)裝置的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)。用于估計(jì)至少一個(gè)目標(biāo)的振動(dòng)的振動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)包括：收發(fā)器；輻射天線(xiàn)，其被布置和配置成以包括在垂直于發(fā)射方向的平面中具有距離相關(guān)延伸的主瓣的輻射方向圖在該發(fā)射方向上從收發(fā)器輻射電磁發(fā)射信號(hào)，并且在至少一個(gè)目標(biāo)位于發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸內(nèi)的情況下，向收發(fā)器返回由發(fā)射信號(hào)在至少一個(gè)目標(biāo)處的反射引起的電磁反射信號(hào)；處理電路，其耦接至收發(fā)器并且被配置成基于發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)之間的差來(lái)估計(jì)目標(biāo)的振動(dòng)；以及瞄準(zhǔn)裝置，其被布置和配置成提供可視地指示發(fā)射信號(hào)的主瓣的距離相關(guān)延伸的可視瞄準(zhǔn)方向圖。

技術(shù)研發(fā)人員：哈坎·德林,科爾內(nèi)利婭·尼爾松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：羅斯蒙特儲(chǔ)罐雷達(dá)股份公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23